胚胎工程知識

1、胚胎工程,現(xiàn)代生物科技專題,基因工程,細(xì)胞工程,胚胎工程,體內(nèi)受精和 早期胚胎發(fā)育,體外受精和 早期胚胎培養(yǎng),胚胎工程的 應(yīng)用和前景,胚胎工程的概念： 胚胎工程指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需要移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。,操作對象：早期胚胎和配子 技術(shù)手段：胚胎移植、體外受精、 胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等 理論基礎(chǔ)：1.生殖細(xì)胞的形成：生殖細(xì)胞分別由性原細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂而成的。 2.胚胎的發(fā)育：精子和卵細(xì)胞受精合成的受精卵是下一代新生命的開始。,（1）發(fā)生場所：睪丸的曲

2、細(xì)精管 （2）時間：初情期生殖機能衰老,1.精子的發(fā)生,1、發(fā)生部位：卵巢和輸卵管 2、時間： 卵原細(xì)胞和初級卵母細(xì)胞的形成在胚胎時期；（卵巢） 減數(shù)第一次分裂是在雌性動物排卵前后完成；（卵巢） 減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結(jié)合的過程完成的。（輸卵管）,精原細(xì)胞,有絲分裂,初級精母細(xì)胞,次級精母細(xì)胞,精子細(xì)胞,精子,M,第一階段,第二階段,第三階段,M,精子發(fā)生的過程,多個精原細(xì)胞,染色體復(fù)制,變形,精子細(xì)胞變形中的主要變化：,1.細(xì)胞核 2.高爾基體 3.中心體 4.線粒體 5.細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì),精子頭的主要部分,頭部的頂體,精子的尾,線粒體鞘膜(尾的基部),原生質(zhì)滴(球狀,最后脫落),卵原細(xì)

3、胞,有絲分裂,多個卵原細(xì)胞,染色體復(fù)制,初級卵母細(xì)胞,M,第一極體,次級卵母細(xì)胞,兩個第二極體,第二極體,卵子,退化消失,卵子發(fā)生過程,M,在卵巢中，排卵前后完成,進入輸卵管，在受精過程完成,被卵泡細(xì)胞包圍,形成卵泡,胎兒時期完成,生長，形成透明帶和卵黃膜,卵子和精子發(fā)生的比較,睪丸的曲細(xì)精管（場所唯一）,卵巢（M）、輸卵管（M）（場所不唯一）,初情期,性別分化后開始，卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備在出生前完成，減分裂在精子和卵子結(jié)合過程中完成, M和M是連續(xù)的，需變形成蝌蚪狀精子 細(xì)胞質(zhì)均等分配, M和 M是不連續(xù)的，不需變形，卵子是球狀的 細(xì)胞質(zhì)不均等分配,形成4個精子細(xì)胞,形成1個卵細(xì)胞和3

4、個極體, 原始生殖細(xì)胞的增殖為有絲分裂生殖細(xì)胞的成熟為減數(shù)分裂成熟過程均經(jīng)一次復(fù)制和兩次分裂子細(xì)胞中的染色體數(shù)目減半,卵子受精的標(biāo)志： 當(dāng)在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時，說明卵子已經(jīng)受精。,受精完成的標(biāo)志:,雌雄原核融合形成合子，即核融合形成受精卵。,二、受精,1.受精的概念： 是精子和卵子結(jié)合形成合子（即受精卵）的過程。 2.場所：輸卵管。 .過程 精卵識別 精子附著于卵膜 精卵質(zhì)膜融合雌雄原核融合受精卵形成,二)受精階段: 1)精子穿越放射冠和透明帶: 頂體反應(yīng)使頂體內(nèi)的酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細(xì)胞 透明帶反應(yīng)是防止多精入卵受精的第一道屏障 2)精子進入卵細(xì)胞膜: 卵細(xì)胞

5、膜反應(yīng)是防止多精入卵受精的第二道屏障 3)原核形成： 雄原核形成和雌原核形成 4)配子結(jié)合： 雌雄原核融合形成合子(受精卵),一)受精前的準(zhǔn)備階段: 1)精子獲能:精子必須在雌性動物的生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后,才獲得受精能力的生理現(xiàn)象. 2)卵子的準(zhǔn)備:在輸卵管中發(fā)育到減數(shù)第二次分裂的中期,才具有與精子受精的能力,精、卵相遇,頂體反應(yīng),頂體酶釋放,頂體酶溶解透明帶,接觸透明帶,穿越放射冠,溶解卵丘細(xì)胞 （放射冠）,穿越透明帶,接觸卵細(xì)胞膜,產(chǎn)生透明帶反應(yīng),形成第一道屏障（作用 ）,精子被微絨毛抱合,精子外膜與卵黃膜融合,精子入卵,精子進入卵后,變化,變化,變化,產(chǎn)生卵細(xì)胞膜反應(yīng),形成第二道屏

6、障 （作用？）,尾部脫離核膜破裂,形成雄原核,形成雌原核,激活卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體,發(fā)育 移動 接觸 合并,形成受精卵,防止多精入卵,3、受精的意義,對于進行有性生殖的生物來說，通過減數(shù)分裂和受精作用可以維持每種生物前后代體細(xì)胞中染色體數(shù)目的恒定 ；這對于生物的遺傳和變異十分重要。 提問：受精卵中遺傳物質(zhì)一半來自母方，一半來自父方。對嗎？,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚（內(nèi)含囊胚腔）,原腸胚（內(nèi)含原腸腔）,胎兒形成,：在透明帶內(nèi)進行有絲分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或略有減少。,：由具有全能性細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞數(shù)在32個左右，排列緊密，形似桑椹,內(nèi)細(xì)胞團：發(fā)育成胎兒各

7、組織,滋養(yǎng)層細(xì)胞：發(fā)育成胎膜和胎盤,：最初發(fā)育在輸卵管進行有絲分裂,三.胚胎發(fā)育,外胚層 中胚層 內(nèi)胚層 原腸腔,1、個體發(fā)育的起點受精卵 受精卵一形成就在輸卵管內(nèi)進行有絲分裂。 2、卵裂期輸卵管 分裂方式：有絲分裂 細(xì)胞數(shù)目： 細(xì)胞體積： 胚胎總體積：,增加,變小,基本不變,請你畫出卵裂時期的： 胚胎體積變化與時間關(guān)系的曲線 細(xì)胞體積與時間關(guān)系的曲線 有機物含量與時間關(guān)系的曲線 細(xì)胞核DNA含量與時間關(guān)系的曲線,3、桑葚胚在透明帶內(nèi) 細(xì)胞數(shù)目：32個左右 細(xì)胞特點： 每個細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能性細(xì)胞。,囊胚期,滋養(yǎng)層,內(nèi)細(xì)胞團,囊胚腔,囊胚的形成：細(xì)胞開始分化，后期從透明帶

8、內(nèi)孵化出,原腸胚,按照一定的 次序向內(nèi)運動,受精卵卵裂囊胚,原腸胚的形成,是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育成早期胚胎后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。,3.2 體外受精和早期胚胎培養(yǎng),體外受精概念 采取雌性動物的卵細(xì)胞和雄性動物的精子，使其在試管受精。,： 1）卵母細(xì)胞的收集和培養(yǎng)； 2）精子的收集和獲能； 3）獲能精子和卵細(xì)胞的受精。,體外受精過程,試管動物技術(shù),(一 ). 卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng),采集,從屠宰母畜卵巢采集卵母細(xì)胞 3.直接從活體動物卵巢吸取卵母細(xì)胞,1.用促性腺激素處理, 從輸卵管中沖卵 2 .,指獲能的精子和成熟的卵子在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐?/p>

9、完成受精過程,受精,(二 ). 精子的采集和獲能,收集精子的方法: 精子體外獲能方法：,假陰道法(牛、馬等體型大的） 手握法（豬、犬等體型小的動物 電刺激法（野生或經(jīng)濟動物）,培養(yǎng)法（放如獲能液中） 化學(xué)誘導(dǎo)法（肝素溶液或鈣離子載體A23187）。,二. 胚胎早期培養(yǎng),1。概念：將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液培養(yǎng)，繼續(xù)培養(yǎng)，在人工環(huán)境下培養(yǎng)成早期胚胎。 2。培養(yǎng)液：成分復(fù)雜（不同時期成分不同）除無機鹽和有機鹽類外，還要添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及動物血清等。,胚胎培養(yǎng)比組織、細(xì)胞培養(yǎng)要難。,其他方式,一、胚胎移植,1.概念: 將雌性動物的 ，或者通過其他方式得到的胚胎，移植到 的、 的其他雌性

10、動物的體內(nèi)，使之發(fā)育為新個體的技術(shù)。,同種,生理狀態(tài)相同,早期胚胎,胚胎工程的應(yīng)用,目前由于無法進行全體外胚胎培養(yǎng)，胚胎移植成為胚胎工程中獲得后代的唯一方法。,胚胎工程中通過 、 和 _ 等技術(shù)獲得的胚胎，都必須 才能獲得后代。因此， 技術(shù)是胚胎工程其他技術(shù)的最后一道“工序”。,轉(zhuǎn)基因,核移植,體外受精,移植給母體,胚胎移植,1、供、受體的選擇和處理:使用激素進行同期發(fā)情處理、超數(shù)排卵處理 2、 配種或人工授精 3、胚胎收集（沖卵）、檢查（胚胎發(fā)育到桑椹胚或囊胚）、培養(yǎng)或保存（-196OC的液氮） 4、胚胎移植：手術(shù)法（引出子宮和卵巢將其注入）、非手術(shù)法（用移植管將其送入子宮） 5、對受體母畜

11、進行是否妊娠的檢查。,2。胚胎移植的基本程序,歸納,選擇,供體母牛,受體母牛,同期發(fā)情處理,超數(shù)排卵,供體公牛,配種,沖卵,質(zhì)量檢查、培養(yǎng),胚胎移植,妊娠檢查,分娩（胚胎移植的犢牛）,胚胎移植的基本程序,2。胚胎移植的意義 加速育種工作和品種改良； 大量節(jié)省購買種畜的費用； 一胎多產(chǎn)； 保存品種資源和瀕危物種； 可充分發(fā)揮優(yōu)秀個體的繁殖潛能縮短繁殖周期，增加一生繁殖的后代數(shù)量。,胚胎的來源： 雌性動物的早期胚胎或體外受精及其他方式得到的胚胎。 供體：提供胚胎的個體,優(yōu)良性狀。 受體：接受胚胎的個體。 受體的條件： 同種、生理狀態(tài)相同,健康,生殖機能正常的本地種。,3.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ),1.

12、哺乳動物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時間內(nèi)同種動物的供體和受體生殖器官的生理變化是相同的。 為供體胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境,2.哺乳動物的早期胚胎形成后處于游離狀態(tài)，在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系。為胚胎的收集提供了可能,3.受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。 為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能,4.供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但移入受體的供體胚胎，其遺傳特性在孕育過程中不受任何影響。 移植的胚胎在受體內(nèi)能正常發(fā)育并分娩,胚胎移植成功的標(biāo)志,供體：提供胚胎的個體,優(yōu)良性狀。 受體：接受胚胎的個體。 受體的條件： 同種、生理狀態(tài)相同,健康,生殖

13、機能正常的本地種。 供體的主要職能： 只產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎，大大縮短了供體本身的繁殖周期，增加了供體一生繁殖的后代數(shù)量。 受體的職能： 擔(dān)任繁重而漫長的妊娠和育仔的任務(wù),二 . 胚胎分割,1.概念:指借助顯微操作技術(shù)（采用機械方法）將早期胚胎切割成幾等份，再移植到代孕母子宮，產(chǎn)生同卵多仔后代的技術(shù)。,優(yōu)勢:,可成倍增加胚胎數(shù)量，可以快速繁殖良種畜。,2.特點：后代具有相同的遺傳物質(zhì)， 因此胚胎分割可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一。 3、理論基礎(chǔ)：動物胚胎細(xì)胞的全能性。 所以胚胎分割的時期為：囊胚或桑椹胚。,4、選擇的胚胎： 發(fā)育良好的,形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。 5、使用的主要儀器：

14、 實體顯微鏡和顯微操作儀。 6、具體操作: 用分割針或分割刀片將胚胎切開，吸出其中的半個胚胎，注入預(yù)先準(zhǔn)備好的空透明帶中，或直接將裸半胚移植給受體。,7、操作注意事項： 對囊胚階段的胚胎進行分割時，要將內(nèi)細(xì)胞團均等分割。 胚胎分割的份數(shù)越多，操作的難度會越大，移植的成功率也越低。 8、胚胎分割技術(shù)的缺陷 （1）剛出生動物的體重偏低，毛色和斑紋還存在差異； （2）采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胎的可能性是有限的。,三 . 胚胎干細(xì)胞,2.特點: 1)形態(tài):體積小.細(xì)胞核大,核仁明顯 2)功能:具有發(fā)育的全能性.可分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞 3）在體外培養(yǎng)的條件下，ES細(xì)胞可以增殖而不發(fā)生分化。對它可以進行冷凍保存，也可以進行遺傳改造。 3.意義:ES細(xì)胞的分離和培養(yǎng)成功是胚胎工程中的重要成就之一。,1.概念:簡稱ES或EK細(xì)胞,是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的